DARPA计划为军用卫星配备核动力发动机
访问次数： 1474 次 作者： 远望智库开源情报中心 侯 兵 编译 发布时间： 2021-09-08
DARPA继续探索新技术，提高军用卫星集群的生存力、稳定性。DRACO（月地空间灵活控制展示性火箭）是这一领域最大胆的计划之一，即卫星借助核动力装置实施机动，躲避打击。这一构想很有意义，但毁誉参半。大约一年前DRACO计划正式启动。制定了总体工作实施计划，明确了项目的关键要求、技术。此外，开始寻找执行者。2020年9月，DARPA与Gryphon Technologies公司签署了协议。随后几年DARPA应为DRACO发动机研制商提供科技支持，合同总价达1400万美元。今年四月公布了近期计划；与工程执行者签订了新协议。最近18个月将完成设计工作，分为两个方向——方案A和方案B。“方案A”的目标是研制新型核火箭发动机。在平行方案“B”框架内，确定这一发动机航天器OS（运行系统）的面貌，以及研制技术验证器。“通用原子”公司是方案A的执行者；之前参与计划的Gryphon Technologies将为其提供帮助。洛马和Blue Origin负责研制航天器。所有计划参与者应经常展开协作，交换技术信息。六月USNC下属的USNC-Tech加入了DRACO计划。其任务主要是确保动力装置及配套系统的安全。这样一来，确定了计划参与者的最终名单，开启了现实的研究、设计工作。预计要耗时几年，花费约几亿美元。配备DRACO发动机的DS（验证系统）计划于2025年进行首次发射。之前据报道，化学发动机运载火箭将把DS送入轨道，然后验证其发动机装置。新技术何时进入OS阶段，展开实际运用，不得而知。DRACO计划的目标是研制NTP（热核推进）型核动力装置。这一发动机的结构、原理一目了然，DRAPA尚未公布未来装备的技术任务书和准确性能。NTP/DRACO发动机的关键要素是所需功率的核反应堆。据报道，将使用浓缩丰度为5-20%的铀。反应堆产生的热量用于加热工质（压缩氢或其他物质）。液态物质将汽化，获得补充能量，高速从喷口喷出，保证所需的推力。根据计算，使用氢的NTP发动机，在性能方面比其他化学物质效能提高一倍，而且更经济。研制、使用宇宙飞船时效果十分显著。例如，可以减小氢“燃料”箱的尺寸，降低飞船的总重。DRACO项目的主要目的是提高低轨军用航天器的安全。美国的潜在对手已拥有或正在研制反卫星武器。因此，大规模冲突中，五角大楼的航天器集群面临迅速损失的风险，至少部分卫星会丧失能力。DRACO项目的主要成果应是通用核动力装置，适于安全在各类航天器上。借助它们，卫星可以躲避反卫星导弹或拦截器的攻击。这一防护原理简单明了。发现攻击后，核发动机会迅速将航天器转移到其他轨道，即更高的轨道，使之处于敌人武器的射程之外。威胁消失后，DRACO可以让航天器重新返回原来的轨道。核燃料、工质具备高经济性，可以多次完成上述机动。在构想层次上DRACO计划看上去意义重大，前途光明。但显然研制所有要素会遇到诸多难题，而且相当昂贵。能否克服预期、突然出现的困难，并完成所有计划— 让我们拭目以待。使用经济型动力装置让卫星躲避打击潜力巨大，意义非凡。现在、未来的反卫星导弹、拦截器往往只能毁伤已知轨迹的航天目标，可以提前计算遭遇点。目标突然改变轨道参数，至少会降低上述武器的效能。敌人不得不发展新的拦截装备，而且无法保证成功运用。DRACO可以让卫星上升，高于拦截边界— 任何反卫星导弹、战斗航天器都将徒劳无益。当然获得这一能力困难重重。尤其应该指出，适于集成到火箭-航天装备上的NTP发动机暂时只存在于理论层面。通用原子、Gryphon Tech、USNC-Tech等要探索所有必要的技术，并研制出能够应用的发动机。DARPA对前景表示乐观，计划于2025年进行OS/DRACO的首次在轨飞行。这说明已经成功实施、完成了部分科研工作。根据其结果将制定真正的方案。尽管面临的任务十分艰巨，但计划参与者还是有比较充裕的时间。DRACO计划，像许多其他前途远大的项目一样，可能遇到经费问题。研制全新发动机、配套设备的准确造价并未明确，尽管已知约为几亿或数十亿美元。高昂的造价加上巨大的困难、技术风险，有可能饱受诟病，甚至导致项目下马。同时无法保障配备DRACO的DS、OS成功完成研制并进行试验。但的确正在研制可用于航天器的未来核装置。量产核发动机造价几何？将如何影响卫星集群更新的费用？令人置疑。远期未来DRACO的成果可以用于需要紧凑、经济发动机的不同领域。然而整个方向的前景取决于目前项目的结果。如果未能令军方和国会满意，民用航天业同样会放弃核发动机，这不足为奇。作为国防领域的未来研制机构，DRAPA试图重新研制真正的核火箭发动机，而且旨在遂行具体的任务，运用于现实项目中。在反卫星武器成为现实严峻威胁之际，提出这一思想确实很有意义，而且新方案前景广阔。然而是否能够完成DRACO计划目前还是令人生疑。面临着复杂的任务，从科技角度看，迅速、廉价和简单地解决问题绝非易事。而且计划面临推迟、经费不足和其他风险。能否按期完成、不超预算、研制出所需性能的装备，几年后自见分晓。
